研究課題
「グアニン四重鎖 (G-quadruplex; G4) 構造」は、特殊な核酸高次構造として細胞内に存在する。G4 構造」は、グアニンが豊富な配列領域で1本鎖DNA・RNAが形成する特殊な核酸高次構造として細胞内に 存在する。研究代表者はこれまで、グアニン四重鎖構造が学習・記憶に重要な役割を担うことを明らかにしてきた。本研究では、G4 構造による「DNA 可塑性 」と「RNA エングラム」の存在を証明する。つまり、G4 構造が脳機能における学習・記憶の分子実態のひとつであることを生物学的に明らか にすることを目的とする。エングラムは、動物の脳内に学習によって核酸やタンパク質などに暗号化されているとされているが、その分子実態 は不明である。G4 構造が記憶の分子実態であることを解明できれば、これまでの科学における「記憶≒シナプス可塑性」仮説に一石を投じる 革新的な研究となる。本年度は、長期増強 LTPなどの刺激における G4DNA の可塑性研究の基盤となるG4 ChIP-seq法の確立を行った。通常のChIP-seq法を改良し工夫することで、マウス培養神経細胞を用いた実験でゲノム上のGリッチ領域におけるピークを同定することに成功した。さらに、それらはヘテロクロマチン領域に多く見られた。さらに、マウス脳サンプルを用いてG4形成mRNA群とG4RNA結合タンパク質の網羅的な解析を行い、新規G4RNA結合タンパク質を同定した。新規G4RNA結合タンパク質は脳神経細胞のRNA代謝に関与することが示唆されるデータが得られている。
2: おおむね順調に進展している
G4 ChIP-seq法の確立ができた。さらに、マウス脳におけるG4形成mRNA群と新規G4RNA結合タンパク質を同定した。
より記憶に近い刺激である LTP 刺激を脳海馬スライスで行い、G4 ChIP-seq による G4 形成ピークと RNA シーケンスによる転写発現レベルとの相関を検討する。これらの実験により、記憶形成刺激により DNA に可塑性が生じることを証明できるだけでなく、 DNA 可塑性に関連する遺伝子群が同定できる。また、今回同定できた新規G4RNA結合タンパク質の神経機能における役割を解析する。
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The Journal of Biochemistry
巻: 169 ページ: 527～533
10.1093/jb/mvab018
Acta Physiologica
巻: 232 ページ: e13613
10.1111/apha.13613
Science Advances
巻: 7 ページ: eabd9440
10.1126/sciadv.abd9440
Experimental Cell Research
巻: 398 ページ: 112419～112419
10.1016/j.yexcr.2020.112419
Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research
巻: 1868 ページ: 118862～118862
10.1016/j.bbamcr.2020.118862
International Journal of Molecular Sciences
巻: 21 ページ: 5525～5525
10.3390/ijms21155525
巻: 21 ページ: 2230～2230
10.3390/ijms21062230
Biochemical and Biophysical Research Communications
巻: 531 ページ: 67～74
10.1016/j.bbrc.2020.01.145
巻: 531 ページ: 51～55
10.1016/j.bbrc.2020.01.054
Congenital Anomalies
巻: 60 ページ: 147～148
10.1111/cga.12365
